_методички / ИТ в ЭЛС / Мальцева-21.73

"Метод "От чертежа к 3D-модели" и внимательно выполнять указания. Следует помнить о том, что для программы каждый щелчок мыши является командой пользователя, которую она рано или поздно исполнит.

Рис. 5. Фрагмент окна для запуска руководства к программе T-FLEX CAD 3D

В процессе создания параметрического чертежа программой разрабатывается математическая модель двухмерного объекта, в которой увязаны все элементы чертежа, поэтому на рабочем поле не должно быть ничего лишнего (наложенных друг на друга линий построения, узлов, которые ничего не связывают и т. д.). Все погрешности, допущенные при создании параметрического чертежа, проявятся при построении трехмерной модели по этому чертежу.

Лабораторная работа 2

РАЗРАБОТКА ТРЕХМЕРНОЙ МОДЕЛИ НА ОСНОВЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ЧЕРТЕЖА

Ц е л ь р а б о т ы: построить трехмерную модель заданного объекта на основе разработанного (в предыдущей работе) параметрического чертежа

(файл "2D_3D.grs).

2.1. Краткие теоретические сведения

Трехмерное моделирование в системе T-FLEX CAD 3D может осуществляться непосредственно в 3D-пространстве или на основе данных двухмерного чертежа. Проектировщик может выбрать любой способ работы в программе T-FLEX CAD 3D или их комбинацию. Настоящая лабораторная работа посвящена выполнению трехмерной модели по разработанному ранее параметрическому чертежу.

Алгоритм разработки объемной модели является характерным для всех систем твердотельного моделирования: эскиз (профиль) протягивается в пространстве вдоль вектора выталкивания, который, как правило, направлен по нормали к профилю. Особенностью создания твердотельной модели по чер-

тежу является то, что профиль задается штриховкой необходимой области на чертеже, а вектор выталкивания – двумя пространственными узлами (3Dузлами), которые строятся по двум проекциям на чертеже. Рассмотрим подробнее этапы создания твердотельной модели в T-FLEX CAD 3D.

2.2. Порядок построения трехмерной модели

2.2.1. Построение рабочих плоскостей

Для работы в пространстве необходимо создать на поле чертежа рабочие плоскости. Первым шагом является задание узла, который будет точкой начала координат рабочих плоскостей (рис. 6) с помощью команд "Построить прямую" – " Создать две перпендикулярные прямые и узел". Очевидно, что точка начала координат должна находиться между тремя проекциями и не должна быть связана ни с одним элементом чертежа.

"Построить прямую"

Рис. 6. Вид окна при создании узла – начала координат рабочих плоскостей

Следующий шаг – построение рабочих плоскостей с помощью команд "Построить рабочую плоскость" – " Создать стандартную рабочую плоскость".

Впоявившемся диалоговом окне следует нажать ту кнопку (расположены справа), в которой указаны необходимые для текущего построения проекции

(рис. 7).

Далее на запрос команды (внизу на строке состояния) "Выбрать начало координат" следует щелкнуть левой клавишей мыши на узле, который для этих целей был ранее создан. На чертеже появятся рабочие плоскости, их границы будут обозначены линиями зеленого цвета. Заметим, что стандартные рабочие плоскости создаются в пределах листа бумаги, по умолчанию – в формате А3.

Вслучае, если чертеж построен за пределами рабочих плоскостей, можно не перестраивать чертеж, а изменить размеры листа бумаги с помощью команды

системного меню "Настройка" – " Размеры страницы". После активации команды на границах листа бумаги (серые линии) появятся квадратики, которые следует "ухватить" нажатием левой клавиши мыши и "утащить" в нужное место. Утвердить положение новых границ необходимо щелчком левой клавиши мыши на зеленой "галочке" слева вверху на панели инструментов.

"Построить рабочую плоскость"

"Создать стандартную рабочую плоскость"

Рис. 7. Вид окна с командами построения рабочей плоскости

2.2.2. Задание профиля выталкивания штриховкой

Для задания профиля выталкивания штриховкой используются команды "Штриховка" – " Режим автоматического поиска контура" (рис. 8). Указанный режим имеет преимущества в том, что он показывает ошибки, совершенные при обводке линиями изображения сложного контура (например, при наличии сопряжений). Далее следует щелкнуть левой клавишей мыши внутри необходимого контура. Если проекция содержит несколько замкнутых контуров, то нужно щелкать внутри каждого, следя за изменениями границ будущей штриховки и добиваясь желаемых

результатов. Завершают создание штрихов-

Рис. 8. Задание контура ки нажатием зеленой "галочки". При необ- штриховкой

ходимости можно изменить свойства штри-

ховки (например, сделать невидимой) нажатием кнопки "Р" (от английского слова properties – свойства) на панели инструментов.

2.2.3. Задание вектора выталкивания

Вектор выталкивания в данном способе построения трехмерной модели задается двумя пространственными узлами, создание которых производится с помощью команд "Построить 3D-узел" – " По двум проекциям" (рис. 9). После активации команды от программы последует запрос "Задать первую проекцию 3D-узла", что и нужно сделать, указав на чертеже плоский узел-крестик. После чего соответствующая рабочая плоскость подсветится красным цветом и программа запросит вторую проекцию 3D-узла. Создание пространственного узла произойдет только после указания двух проекций и нажатия зеленой "галочки". Отменить ошибочно выбранную проекцию можно щелчком правой клавиши мыши. Во время всех действий необходимо внимательно следить за запросами программы.

"Построить 3D-узел"

Для открытия 3D-окна нажать

Рис. 9. Вид экрана с командами построения 3D-узла

Для просмотра появившихся 3D-узлов и дальнейшей работы необходимо открыть 3D-окно. Например, открыть 3D-вид можно с помощью кнопок со стрелками, которые располагаются в левом нижнем и правом верхнем углу окна текущего чертежа рядом с полосами прокрутки (см. рис. 9). Для этого

необходимо подвести курсор к кнопке, которая находится в верхнем правом углу, щелкнуть левой клавишей мыши, указывая на кнопку, и окно текущего чертежа будет разделено на два окна по вертикали. В первом окне будет виден двухмерный чертеж, а во втором (в процессе построения 3D-модели) будут отображаться 3D-элементы и трехмерные тела. При этом необходимо следить за тем, чтобы в появившемся 3D-окне были включены элементы построения (на панели "Вид", расположенном по умолчанию справа на экране, не должно быть нажатых кнопок), в противном случае построенные 3D-узлы не будут отображаться на экране и придется строить их снова, что приведет к лишним затратам труда и времени и некорректной работе программы.

2.2.4. Построение 3D-профиля

Программой предусматривается много способов образования 3Dпрофилей. В данном случае необходимо построить 3D-профиль на основе штриховки, созданной ранее, используя команды "Построить 3D-профиль" – "Выбрать штриховку" (рис. 10).

"Построить 3D-профиль"

Рис. 10. Вид окна при построении 3D-профиля на основе штриховки

Далее следует щелкнуть левой клавишей мыши внутри контура штриховки (рабочая плоскость и сама штриховка подсветятся), на основе которой создается 3D-профиль. В 3D-окне появится выбранный контур, а в строке состояния – запрос "Выбрать 3D-узел для привязки плоскости контура" (рис. 11), после чего нужно щелчком левой клавиши мыши указать на узел в 3Dокне, который является начальной точкой вектора выталкивания (если после первого щелчка контур не переместится, то нужно повторить щелчок). После

перемещения контура (привязки его к выбранному узлу) следует нажать зеленую "галочку".

Рис. 11. Вид окна при выполнении привязки контура к 3D-узлу

2.2.5. Выталкивание

Согласно теории трехмерной компьютерной графики поверхности, созданные с помощью операции выталкивания заданного профиля (эскиза) вдоль определенной линии, называемой вектором выталкивания, носят название "по- верхности-экструзии" (от английского слова extrusion – выдавливание, выталкивание), поэтому в различных системах твердотельного моделирования могут встречаться такие названия операции "Вытолкнуть", как "Вытянуть", "Выда-

вить", "Extrude" и др.

Поверхностями-экструзиями также являются фигуры вращения, которые создаются с помощью операции "Вращение". Как правило, в качестве профиля, подлежащего вращению, используется половина поперечного сечения тела, в качестве оси вращения – ось симметрии сечения либо ребро контура.

Некоторые трехмерные тела нельзя построить с помощью операции "Выталкивание" или "Вращение" (например, усеченную пирамиду). В таком случае используется операция "По сечениям", для выполнения которой необходимо создать трехмерные профили – основания пирамиды, и далее применить команду "Операции" – " По сечениям".

Для совершения операции выталкивания необходимо ответить программе на три вопроса: "Что выталкивать?", "Откуда?" и "Куда?", а затем выбрать команду "Создать выталкивание" (рис. 12).

По умолчанию активна опция "Выбрать контур" ("Что выталкивать?"). После щелчка по контуру будет представлено предполагаемое тело. Вектор выталкивания при построении объемного тела по чертежу задается не длиной (слева на панели свойств), а трехмерными узлами, построенными на основе чертежа.

Рис. 12. Вид окна при выполнении операции "Выталкивание"

Для продолжения операции выталкивания следует активизировать опцию "Выбрать начальную точку выталкивания" (рис. 13), указать узел, принадлежащий контуру ("Откуда?"), он станет желтым, затем – второй узел ("Куда?"), он тоже станет желтым и тело приобретет нужную длину. Завершить операцию выталкивания следует нажатием зеленой "галочки".

Рис. 13. Вид окна при задании вектора выталкивания

По умолчанию на панели "Вид" (справа на рабочем поле программы) активна опция "Реберное изображение", согласно которой модель представляется в виде каркаса. Для получения реалистичного объемного изображения следует включить опцию "Тоновая закраска с материалами" или "Тоновая закраска". По умолчанию материал модели не определен – " Материал_0". Для точного расчета массовой и инерционных характеристик объекта (массы, момента инерции и др.) можно указать программе материал, из которого изготовлено тело. Из всплывающего меню (по щелчку правой клавиши мыши) выбирается

команда "Свойства операции". В появившемся диалоговом окне "Параметры выталкивания" (для операции выталкивания) следует раскрыть список материалов и указать в нем необходимый.

2.2.6. Создание отверстий, вырезов

При создании трехмерной модели объекта следует помнить о том, что любая операция выталкивания или вращения создает отдельное тело. Если требуется сделать отверстие в модели, т. е. создать пустоту, или объединить два тела в единое целое, то необходимо применить булевы операции (булева алгебра или алгебра логики – названа по имени ее создателя английского математика Джорджа Буля) командой "Создать булеву операцию". Далее следует указать оба тела, над которыми будут производиться действия (для операции "Вычитание" первым указывается тело, из которого вычитают), и выбрать необходимую булеву операцию: "Сложение", "Вычитание" или "Пересечение" (рис. 14).

		Вся структура модели, все построения и действия,
		совершенные пользователем, отражаются в дереве модели
		(рис. 15). При наведении курсора мыши на какой-либо
	Рис. 14. Булевы	элемент в дереве модели последний будет подсвечиваться
		на самой модели в окне 3D-вида.
	операции

Рис. 15. Вид окна с деревом 3D-модели

С помощью дерева (структуры) модели удобно отслеживать все построения, удалять лишние и проверять логику разработки трехмерной модели.

Лабораторная работа 3

РАЗРАБОТКА ТРЕХМЕРНОЙ МОДЕЛИ ОСНОВНЫМ МЕТОДОМ

Ц е л ь р а б о т ы: построить трехмерную модель заданного объекта основным способом – непосредственно в трехмерном пространстве (файл "основ-

ной 3D.grs").

3.1. Краткие теоретические сведения

Создание трехмерной модели основным способом описано в руководстве пользователя "Руководство. 3D-моделирование" (разделы "Краткий вводный курс по созданию 3D-модели" – " Основной метод создания 3D-модели"). Принцип создания твердотельной модели основным методом тот же, что и при построении по чертежу – протягивание профиля по направляющей на заданное расстояние. В отличие от метода "От чертежа к 3D-модели" длина вектора выталкивания (основной параметр операции выталкивания) задается не трехмерными узлами по данным параметрического чертежа, а в явном виде на панели свойств. Затем используются булевы операции для объединения тел в единое целое или для вычитания одного из другого (см. п. 2.2.6).

3.2.Порядок и основные приемы создания трехмерной модели

3.2.1.Создание профиля выталкивания

Разработка любой объемной модели может идти различными путями в зависимости от формы объекта и способностей конструктора логически определить порядок построения модели, поэтому на основе полученных знаний об основах твердотельного моделирования в первую очередь следует определиться с логикой дальнейшей работы в программе. Критериями служат экономичность, т. е. количество требуемых действий (операций), сложность выполняемых операций и умение вести диалог с программой. Например, скругленные ребра модели можно выполнить двумя способами: трудоемким – нарисовать соответствующий профиль и его выталкивать; рациональным – протолкнуть профиль с прямыми углами и выполнить операцию "Скругление" уже на объемной модели сразу всех требуемых ребер.

После запуска системы T-FLEX CAD 3D на экране появляется рабочее поле программы и на его фоне – диалоговое окно "Добро пожаловать", в котором нужно открыть вкладку "Новый" – "3Dмодель". На экране появятся справа – окно структуры 3D-модели, слева – рабочее окно с пространственными плоскостями ("Вид спереди", "Вид сверху", "Вид слева"). Сначала нужно определиться, на какой из этих плоскостей будет находиться профиль выталкивания. После этого следует подвести курсор мыши к выбранной плоскости (она подсветится) и щелкнуть правой клавишей мыши, в появившемся всплывающем меню выбрать опцию "Чертить на рабочей плоскости" (рис. 16).

Рис. 16. Вид диалогового окна для активизации рабочей плоскости

После щелчка на указанной опции рабочая плоскость изменит свою ориентацию и появится панель "Управление активной рабочей плоскостью". На выбранной плоскости необходимо выполнить двухмерное построение профиля выталкивания (3D-профиля). Следует помнить о том, что профиль должен быть замкнутым и не иметь внутренних пересечений. Выполнять чертеж можно непосредственно в трехмерном пространстве или в 2D-окне, открыть которое можно с помощью кнопки "Открыть 2D-окно с текущей рабочей плоскостью" (рис. 17). Появится обычный белый лист, на котором можно выполнять

построения. По завершении черчения на данной рабочей плоскости следует щелк-

нуть левой клавишей мыши

Рис. 17. Вид панели для открытия 2D-окна